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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul mit einer Funkeinrichtung und einer Datenverarbeitungseinrichtung, wobei die Funkeinrichtung und die Datenverarbeitungseinrichtung zur Durchführung von Fahrzeug-zu-X-Kommunikation konfiguriert sind.
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Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodule und die zugehörige Fahrzeug-zu-X-Kommunikation befinden sich derzeit in einem Standardisierungs- und Entwicklungsprozess. Derartige Kommunikationsmodule sind typischerweise mit einer Antenne, insbesondere einer WiFi-Antenne, verbunden und verarbeiten den Datenaustausch zwischen verschiedenen Fahrzeugen und/oder Systemen der Straßenverkehrsinfrastruktur.
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Auf einem solchen Kommunikationsmodul können softwareintegrierte Applikationen laufen, sogenannte Apps. Diese können beispielsweise gefährliche Verkehrssituationen erkennen, um dabei den Fahrer eines Kraftfahrzeugs zu warnen.
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Bei Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodulen gemäß dem Stand der Technik werden dabei Informationen wie beispielsweise Beschleunigung oder Drehrate des Fahrzeugs von Inertialsensoren geliefert, welche über einen Fahrzeugbus an das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul angeschlossen sind.
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Eine Funktion derartiger Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodule basiert auf dem M2XPro-Algorithmus. Bei diesem Algorithmus kann mithilfe von Informationen eines Satellitennavigationssystems, insbesondere GPS, und Fahrdynamikinformationen verschiedener Fahrzeugsensoren eine spurgenaue Lokalisierung von Fahrzeugen realisiert werden. Ein Teil dieser Fahrdynamikinformationen umfasst dabei den Bereich Inertialsensorik wie Drehrate und Beschleunigung. Auf derartige Informationen ist der Algorithmus angewiesen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul derart weiterzuentwickeln, dass es eine höhere Integrationsdichte erlaubt.
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Dies wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul. Dieses weist eine Funkeinrichtung und eine Datenverarbeitungseinrichtung auf. Die Funkeinrichtung und die Datenverarbeitungseinrichtung sind zur Durchführung von Fahrzeug-zu-X-Kommunikation konfiguriert.
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Es sei verstanden, dass es sich bei der Datenverarbeitungseinrichtung dabei typischerweise um einen Prozessor, einen Mikrocontroller oder eine ähnliche programmierbare Einheit handeln kann, welche diverse Anwendungen oder Applikationen ausführen kann. Bei der Funkeinrichtung handelt es sich insbesondere um ein Modul, welches Daten aussenden und empfangen kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul ferner eine Inertialsensoreinrichtung aufweist, welche in das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul integriert ist.
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Mittels des erfindungsgemäßen Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls ist es möglich, die bereits eingangs beschriebene Funktionalität mit der Inertialsensorik in nur einem Modul zu kombinieren. Damit können Latenzzeiten beim Anschluss von Sensoren vermieden werden. Außerdem kann die Implementierung von Fahrzeug-zu-X-Kommunikation in einem Fahrzeug deutlich einfacher gestaltet werden, da mehr Funktionen in einem Modul vorhanden sind. Dies kann insbesondere auch die Kosten senken, welche für eine schnelle und möglichst breite Einführung von Fahrzeug-zu-X-Kommunikation erforderlich sind.
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Die Inertialsensoreinrichtung weist vorteilhaft eine Anzahl von Inertialsensoren auf. Insbesondere kann die Inertialsensoreinrichtung eine Anzahl von Inertialsensoren zur Erfassung von sechs Freiheitsgraden aufweisen. Damit können Linearbeschleunigungen und Drehraten in jeweils drei Achsen gemessen werden. Es kann jedoch auch jede beliebige Unterkombination und insbesondere jede beliebige Anzahl von weniger als sechs Freiheitsgraden, beispielsweise also ein Freiheitsgrad, zwei Freiheitsgrade, drei Freiheitsgrade, vier Freiheitsgrade oder fünf Freiheitsgrade verwendet werden.
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Die Inertialsensoreinrichtung weist vorteilhaft eine Anzahl von Inertialsensoren zur Erfassung einer Anzahl von Linearbeschleunigungen auf. Dabei können ein, zwei oder drei Freiheitsgrade gemessen werden. Des Weiteren weist die Inertialsensoreinrichtung bevorzugt eine Anzahl von Inertialsensoren zur Erfassung einer Anzahl von Drehraten auf. Auch dabei können ein, zwei oder drei Freiheitsgrade gemessen werden. Damit kann die Inertialsensoreinrichtung so eingestellt werden, wie es die jeweilige Applikation erfordert.
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Gemäß jeweiligen bevorzugten Ausführungen weist das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul ferner eine oder mehrere der folgenden Komponenten auf:
- – Spannungs- und Stromversorgung,
- – Hauptprozessor mit externen RAM- und/oder Flash-Speichern,
- – Support-Prozessor zum Power-Monitoring und Power-Upsequencing,
- – integrierter Empfänger für Satellitennavigationssysteme (GNSS = Global Navigation Satellite System), insbesondere einschließlich Antennenschnittstelle,
- – digitale Schnittstelle zum Fahrzeugbus, insbesondere CAN, FlexRay oder LIN,
- – digitale Schnittstelle zum Antennenmodul, insbesondere Automotive Ethernet,
- – Security Module.
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Mit derartigen Komponenten kann die Integration noch weiter erhöht werden, um noch mehr Funktionalitäten wie beispielsweise Stromversorgung oder Satellitennavigation auf nur einem Modul zu implementieren. Dies vergrößert noch die eingangs erwähnten Vorteile.
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Die Inertialsensoreinrichtung kann gemäß einer Ausführung direkt mit anderen Komponenten des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls verbunden sein. Dies kann auch so formuliert werden, dass sie ohne Zwischenschaltung eines Fahrzeugbusses mit anderen Komponenten des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls verbunden ist. Damit kann insbesondere ein besonders direkter elektrischer bzw. elektronischer Zugriff auf die Inertialsensoreinrichtung ermöglicht werden.
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Jeweilige Inertialsensoren der Inertialsensoreinrichtung weisen bevorzugt eine einstellbare Samplingrate auf. Damit kann die Samplingrate den jeweiligen aktuellen Notwendigkeiten angepasst werden, so dass beispielsweise zur Laufzeit die Samplingrate erhöht oder verringert werden kann, je nachdem, was gerade benötigt wird. Mit einer hohen Samplingrate kann eine besonders hohe Auflösung erreicht werden, wohingegen mit einer niedrigeren Samplingrate Energie gespart werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung ist das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul dazu konfiguriert, von der Inertialsensoreinrichtung gelieferte Sensordaten als Rohdaten und/oder aufbereitet in andere Komponenten eines Fahrzeugs auszugeben. Insbesondere kann dies über ein Bussystem erfolgen. Damit kann die Inertialsensoreinrichtung nicht nur Daten für das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul, sondern auch für andere Komponenten eines Fahrzeugs bereitstellen, so dass beispielsweise auf das Vorsehen weiterer Inertialsensoren im Fahrzeug verzichtet werden kann oder die Anzahl von weiteren Inertialsensoren verringert werden kann. Außerdem können derartige Daten der Inertialsensoreinrichtung des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls dazu verwendet werden, die Daten anderer Inertialsensoren im Fahrzeug zu überprüfen.
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Bevorzugt ist die Inertialsensoreinrichtung per Shuttle-PCB und/oder per Stiftleistenverbindung auf einer Leiterplatte des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls aufgebracht. Dies sorgt für eine dauerhafte und stabile Verbindung.
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Die Inertialsensoreinrichtung ist bevorzugt unmittelbar auf einer Leiterplatte des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls aufgebracht. Damit kann eine besonders kompakte Bauform realisiert werden.
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Eine Anzahl von digitalen Inertialsensoren der Inertialsensoreinrichtung kann bevorzugt direkt mit einem Hauptprozessor des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls verbunden sein. Dies ermöglicht eine besonders schnelle Erfassung der Daten, insbesondere wenn die digitalen Inertialsensoren digitale Signale ausgeben, welche vom Hauptprozessor direkt eingelesen und verarbeitet werden können.
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Eine Anzahl von analogen Inertialsensoren der Inertialsensoreinrichtung kann beispielsweise über einen Analog-Digital-Wandler oder einen Support-Mikrocontroller mit einem Hauptprozessor des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls verbunden sein. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Hauptprozessor keinen eigenen Analog-Digital-Wandler aufweist.
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Eine Anzahl von analogen Inertialsensoren der Inertialsensoreinrichtung kann jedoch auch direkt mit einem Hautprozessor des Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmoduls verbunden sein und der Hauptprozessor über eine Anzahl von Analog-Digital-Wandlern verfügen. Dies ermöglicht ein direktes Auslesen der Daten der Inertialsensoren, welche als analoge Inertialsensoren typischerweise analoge Werte ausgeben.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung ist bevorzugt dazu konfiguriert, eine Anzahl von Fahrzeug-zu-X-Anwendungen auszuführen. Hierbei kann es sich beispielsweise um die bereits eingangs erwähnte M2XPro-Anwendung handeln. Auch andere Fahrzeug-zu-X-Anwendungen oder auch andere Anwendungen, insbesondere solche, welche damit im Zusammenhang stehen, können jedoch ausgeführt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul einschließlich seiner Inertialsensoreinrichtung ein von einem Gehäuse umschlossenes Modul. Dies kann für eine einfache Handhabung, einen einfachen Einbau und einen Schutz gegen Feuchtigkeit oder mechanische Beschädigungen sorgen.
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Es sei erwähnt, dass eine Grundidee der Erfindung derart bezeichnet werden kann, dass eine Inertialsensoreinrichtung in ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul integriert wird, um die Inertialsensorinformationen nicht über den Fahrzeugbus einlesen zu müssen.
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Damit werden kleinere Laufzeiten der Sensorinformationen im Vergleich zum Einlesen über den Fahrzeugbus erreicht. Die Datenrate ist je nach Sensor vorteilhaft direkt einstellbar, beispielsweise eine Samplingrate bei analogen Inertialsensoren oder über ein Chip Select Timing bei digitalen Inertialsensoren.
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Durch die beschriebene Lösung ist das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul, welches im Übrigen auch als Application Unit bezeichnet werden kann, unabhängig von den bereits im Fahrzeug integrierten Inertialsensoren wie beispielsweise Sensor Cluster oder integrierte Sensorik in Steuergeräten.
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Die erforderliche Anzahl an Freiheitsgraden kann durch die Sensorauswahl frei bestimmt werden und somit für unterschiedliche Anforderungen ausgelegt werden.
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Die Inertialsensorinformationen können als Rohdaten oder in aufbereiteter Form wiederum übergeordneten Steuergeräten bereitgestellt werden. Dadurch kann auf integrierte Inertialsensorik in anderen Applikationen des Fahrzeugs verzichtet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen.
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Dabei zeigen:
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1: ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
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2: ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist eine Inertialsensoreinheit 20 per Shuttle-PCB auf eine nicht näher dargestellte Basisleiterplatte per Stiftverbindung verlötet. Es sei verstanden, dass es sich bei der gezeigten Ausführung lediglich um eine schematische Ansicht handelt.
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Die Inertialsensoreinrichtung 20 weist einen Beschleunigungssensor 22 und einen Drehratensensor 24 auf. Beide sind mit jeweils drei Freiheitsgraden ausgeführt, so dass insgesamt sechs Freiheitsgrade gemessen werden können. Bei den Sensoren 22, 24 handelt es sich vorliegend um Combo-Sensoren.
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Die Sensordaten werden durch einen auf der Inertialsensoreinrichtung 20 integrierten Mikrocontroller 26 aufbereitet und über eine CAN-Schnittstelle 28 der Inertialsensoreinrichtung 20 weitergesendet.
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Das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 10 weist ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung 30 und eine Funkeinrichtung 40 auf. Die Datenverarbeitungseinrichtung 30 ist mit der bereits erwähnten CAN-Schnittstelle 28 verbunden, so dass die Daten der beiden Inertialsensoren 22, 24 zu der Datenverarbeitungseinrichtung 30 gelangen können.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung 30 ist dazu ausgebildet, diverse Fahrzeug-zu-X-Anwendungen auszuführen. Hierzu können insbesondere die Daten der Inertialsensoren 22, 24 verwendet werden.
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Die Funkeinrichtung 40 ist dazu ausgebildet, über einen Antennenanschluss 42 mit einer nicht gezeigten Antenne verbunden zu werden und somit per Funk mit anderen Fahrzeugen sowie Infrastruktureinrichtungen zu kommunizieren. Dies ist typischer Bestandteil von Fahrzeug-zu-X-Kommunikation.
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Das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 10 weist ferner eine Spannungs- und Stromversorgung 50 für das Gesamtsystem auf. Diese dient zur Versorgung aller Komponenten mit elektrischer Energie.
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Außerdem weist das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 10 ein Satellitennavigationsmodul 60 auf, welches ebenfalls mit der Datenverarbeitungseinrichtung 30 verbunden ist. Damit kann die Position des Fahrzeugs, in welches das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 10 verbaut ist, jederzeit durch Satellitennavigation bestimmt werden.
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Zur Kommunikation mit anderen Einheiten eines Fahrzeugs weist das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 10 eine CAN-Schnittstelle 70 auf, welche in diesem Fall nicht intern, sondern nach extern ausgeführt ist. Daran kann ein Fahrzeugbus angeschlossen werden, so dass das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul 10 mit anderen Komponenten eines Fahrzeugs kommunizieren kann. Darüber können beispielsweise insbesondere die Daten der Inertialsensoren 22, 24 anderen Komponenten zur Verfügung gestellt werden.
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2 zeigt ein Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieses ist hier lediglich als eine mögliche Implementierung mit detaillierter gezeigten Komponenten gegeben. Bezüglich der Einzelheiten sei auf die Figur und die darin enthaltene Beschreibung verwiesen.
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Allgemein sei darauf hingewiesen, dass unter Fahrzeug-zu-X-Kommunikation insbesondere eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen verstanden wird. Beispielsweise kann es sich also um Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder um Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation handeln. Sofern im Rahmen dieser Anmeldung auf eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen Bezug genommen wird, so kann diese grundsätzlich beispielsweise im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgen, welche typischerweise ohne Vermittlung durch ein Mobilfunknetz oder eine ähnliche externe Infrastruktur erfolgt und welche deshalb von anderen Lösungen, welche beispielsweise auf ein Mobilfunknetz aufbauen, abzugrenzen ist. Beispielsweise kann eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation unter Verwendung der Standards IEEE 802.11p oder IEEE 1609.4 erfolgen. Eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation kann auch als C2X-Kommunikation bezeichnet werden. Die Teilbereiche können als C2C (Car-to-Car) oder C2I (Car-to-Infrastructure) bezeichnet werden. Die Erfindung schließt jedoch Fahrzeug-zu-X-Kommunikation mit Vermittlung beispielsweise über ein Mobilfunknetz explizit nicht aus.
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Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
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Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
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Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
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Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Standards IEEE 802.11p [0045]
- IEEE 1609.4 [0045]
